Selbst 100 Jahre nach der Entdeckung der kosmischen Strahlung sind fundamentale Fragen zu ihrer Zusammensetzung und ihrem Ursprung noch unbeantwortet. Das trifft besonders auf die ultra-hochenergetische Kosmische Strahlung (UHECRs) oberhalb ~1019 eV zu, die direkt auf ihre Quellen schliessen lassen sollte, aber aufgrund ihrer Seltenheit extrem schwierig zu messen ist. Bisher werden UHECRs mit Teilchendetektoren und optischen Fluoreszenzteleskopen gemessen. Die beiden Techniken ergänzen sich auf besondere Art und Weise in sogenannten "hybriden" Beobachtungen. Eine neue Detektionstechnik, die Messung von gepulsten Radioemissionen aus Luftschauern kosmischer Strahlung, hat kürzlich ihr großes Potential unter Beweis gestellt. Die mit Radiodetektoren gewonnenen Informationen sind komplementär zu denen, die mit Teilchendetektoren zugänglich sind, so dass die Radiotechnik gut für hybride Messungen geeignet ist. Zusätzlich arbeitet die Radiotechnik 24 Stunden am Tag, während Messungen des Fluoreszenzlichts nur zu ~10% der Zeit möglich sind. Eine Kombination von Teilchendetektoren und Radioantennen kann daher die Statistik hybrider Messungen um einen Faktor zehn erhöhen. Gleichzeitig verspricht die Radiotechnik, große effektive Sammelflächen bei moderaten Kosten zu instrumentieren, und ihre hervorragende Winkelauflösung ist ein großer Vorteil bei der Lokalisierung von Punktquellen. Die Helmholtz-Hochschul-Nachwuchsgruppe entwickelt ein Hybrides Detektorkonzept der nächsten Generation für das Pierre Auger Observatorium, aufbauend auf der Radiotechnik, um damit die aktuellen und zukünftigen Bemühungen für "full-sky" Teilchenastronomie einen signifikanten Schritt voranzubringen. Um dieses Ziel zu erreichen geht die Gruppe sowohl technologische als auch wissenschaftliche Herausforderungen an, die sich durch die großskalige Anwendung der Radiotechnik in hybriden Messungen mit Teilchendetektoren ergeben. Webseite der Nachwuchsgruppe ___________________________________________________________________________________
Interpretation Ultra-Hochenergetischer Kosmischer Strahlung mit Hilfe von LHC Messdaten - Dr. Ralf Ulrich
The young investigator group explores the overlap region between high energy elementary particle and astroparticle physics. We participate in two major ongoing experimental collaborations: CMS at the Large Hadron Collider and the Pierre Auger Observatory observing ultra-high energy cosmic rays.It is our mission to perform dedicated measurements of the forward directed multiparticle production at LHC and to apply these to the analysis of cosmic rays data at ultra-high energies. We believe that improved understanding of hadronic interactions at the LHC is of crucial importance in identifying the nature and studying the sources of cosmic ray particles at the highest energies.
Furthermore, cosmic ray data is sensitive to interaction physics up to
center-of-mass energies of up to 400 TeV. This is far beyond the reach
of the LHC accelerator. This must ultimately be exploited to search for
signatures of non-standard particle physics at ultra-high energies with
cosmic ray data.
The main focus of the group currently is on data analysis of forward
detectors at CMS. These are the hadronic forward calorimeter (HF), the
very forward calorimeter (CASTOR) and the zero degree calorimeter (ZDC).
There are also tracking detectors overlapping with the acceptance of
these calorimeters, but they are part of the TOTEM collaboration and a
combination of the data has not yet taken place.
